專利名稱：土壤修復(fù)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開了用于修復(fù)被污染的土壤的系統(tǒng)和方法，并且更具體地，用于蒸發(fā)土壤中含有的物質(zhì)并使用吸收液體收集所述物質(zhì)用于再使用的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
歸因于土壤環(huán)境的劣化，土壤修復(fù)技術(shù)變得日益增加地重要，尤其是在其中進(jìn)行開發(fā)活動(dòng)的區(qū)域和場(chǎng)所中。依賴于被污染的土壤的性質(zhì)，可以使用合適的技術(shù)。例如，電解還原方法可以用于被重金屬污染的土壤的修復(fù)。在電解還原方法中，將被污染的土壤用電解溶液(例如，鹽酸)漿化，并且之后將電壓施加至安置在得到的漿液中的電極，從而重金屬(例如，鉛)沉積在電極中的一個(gè)上并且被從所述電極中的一個(gè)收集。這樣的土壤修復(fù)技術(shù)使用電解還原方法，然而，其不能夠用于由揮發(fā)性有機(jī)材料如鹵化化合物污染的土壤。因此，危險(xiǎn)的被有機(jī)物污染的土壤的修復(fù)可能需要例如在高溫加熱被污染的土壤的技術(shù)，或備選地，引起危險(xiǎn)有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)，以將危險(xiǎn)的有機(jī)化合物分解為無害的化合物。因此，能夠再循環(huán)或再使用從被污染的土壤提取的揮發(fā)性有機(jī)化合物的土壤修復(fù)技術(shù)將被證實(shí)是廣泛有用的。附圖簡(jiǎn)述

圖1是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容安置的土壤修復(fù)系統(tǒng)的實(shí)例的示意性示例。圖2是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容安置的土壤修復(fù)系統(tǒng)的傳送器的實(shí)例的示意性示例。圖3是安置用于根據(jù)本公開內(nèi)容的土壤修復(fù)系統(tǒng)的計(jì)算裝置的實(shí)例的框圖。圖4是示例安置用于根據(jù)本公開內(nèi)容的土壤修復(fù)系統(tǒng)的土壤修復(fù)方法的實(shí)例的流程圖。圖5是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容安置的土壤修復(fù)系統(tǒng)的蒸餾設(shè)備的實(shí)例的示意性示例。圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容安置的土壤修復(fù)系統(tǒng)的另一個(gè)的實(shí)例的示意性示例。圖7是根據(jù)本公開內(nèi)容安置的土壤修復(fù)系統(tǒng)的再另一個(gè)的實(shí)例的示意性示例。詳述現(xiàn)在將詳細(xì)參考實(shí)施方案，其實(shí)例在附圖中示例。附圖意圖是示例性的并且可以不按比例繪制。在以下詳述中，給出數(shù)個(gè)具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本公開內(nèi)容的全面理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯見的是本公開內(nèi)容可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他實(shí)例中，未詳細(xì)描述公知的方法、程序、組件和電路以便不會(huì)不必要地使得實(shí)施方案的各方面模糊。本公開內(nèi)容描述用于土壤修復(fù)的技術(shù)，裝置，設(shè)備，系統(tǒng)和方法，其包括，但是不限于，通過加熱裝置加熱被污染的土壤以氣化至少一種揮發(fā)性物質(zhì)，并且將氣化的揮發(fā)性物質(zhì)引入至儲(chǔ)存槽中容納的吸收液體中，以捕獲氣化的揮發(fā)性物質(zhì)。此外，本公開內(nèi)容描述用于提取的技術(shù)、裝置、設(shè)備、系統(tǒng)和方法，包括，但是不限于，從吸收液體移除揮發(fā)性物質(zhì)。
圖1是顯示土壤修復(fù)系統(tǒng)的實(shí)例的示意性示例。參考圖1，土壤修復(fù)系統(tǒng)100可以包括至少一個(gè)氣化裝置Iio和至少一個(gè)儲(chǔ)存槽120，所述氣化設(shè)備配置為氣化土壤中含有的至少一種揮發(fā)性物質(zhì)，所述儲(chǔ)存槽配置為容納有用于捕獲或收集氣化的揮發(fā)性物質(zhì)的至少一種吸收液體。此外，土壤修復(fù)系統(tǒng)100可以包括蒸餾設(shè)備130，所述蒸餾設(shè)備配置為將所收集的揮發(fā)性物質(zhì)從吸收液體蒸餾出。土壤修復(fù)系統(tǒng)100可以通過計(jì)算裝置300控制。土壤修復(fù)系統(tǒng)100可以位于所要處理的土壤之處或附近，或備選地，在遠(yuǎn)離所要處理的土壤的位置。該系統(tǒng)可以固定在其位置處，也可以是便攜式的。便攜式系統(tǒng)可以安裝在多種交通工具上，如卡車、火車、拖拉機(jī)、貨車、飛機(jī)、直升機(jī)、輪船、駁船、潛艇等。要修復(fù)的土壤可以含有一種或多種揮發(fā)性物質(zhì)或污染物。揮發(fā)性物質(zhì)可以是有機(jī)化合物。揮發(fā)性物質(zhì)可以是危險(xiǎn)性的或非危險(xiǎn)性的。有機(jī)化合物的實(shí)例包括，但是不限于，I，2- 二氯乙烷、I，1- 二氯乙烯、1，2-二氯乙烯、1，3-二氯丙烯、二氯甲烷、四氯乙烯、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯化碳、四氯乙烯、二嗎英和多氯聯(lián)苯(PCB)。此外，一些芳族烴化合物如苯和甲苯也被認(rèn)為是危險(xiǎn)物質(zhì)。土壤修復(fù)系統(tǒng)100可以與輸入傳送器102和輸出傳送器104可操作連接以便遞送土壤。氣化設(shè)備110可以包括傳送器111和加熱裝置112。在本公開內(nèi)容中，傳送器111可以是，但是不限于，螺桿傳送器或帶傳送器。在另一個(gè)實(shí)例中，可以使用擠出機(jī)代替?zhèn)魉推?11以傳送土壤?？梢詫⑼寥揽繑D出機(jī)的擠出板擠出。傳送器111可以包括入口 113,傳送器主體114、排出口 115以及功率傳輸機(jī)構(gòu)116。入口 113典型地包括配置為從進(jìn)入傳送器102接收土壤的料斗113a。入口 113的一部分可以起預(yù)加熱室113b的功能，以在將土壤引入至傳送器主體114中之前將土壤預(yù)加熱。入口 113可以還包括土壤切割器(未顯示)以?；寥赖膱F(tuán)塊。入口 113可以還包括篩或其他分級(jí)裝置以按粒徑分離土壤。入口 113可以配置為排除巖石、人造碎片或其他大粒子。入口 113的相反端與傳送器主體114的入口連接。如圖2中所示，傳送器主體114可以包括中空導(dǎo)管形式的結(jié)構(gòu)外殼1141，以及安置在其中的傳送器螺桿1142。傳送器主體114的長(zhǎng)度、直徑和其他尺寸一般可以是任意長(zhǎng)度，并且可以根據(jù)氣化設(shè)備的所需的尺寸和吞吐量選擇。在一個(gè)實(shí)例中，傳送器主體114的長(zhǎng)度可以是，但是不限于，約I米、約2米、約3米、約4米、約5米等；并且傳送器主體114的內(nèi)徑可以是，但是不限于，約I米、約2米、約3米、約4米、約5米等。雖然未顯示，傳送器螺桿1142可以由軸承支撐。不限制傳送器螺桿1142的螺旋節(jié)距。雖然典型的傳送器螺桿在圖2中給出，可以使用多種類型的傳送器螺桿。例如，可以使用無中心型螺桿。在另一個(gè)實(shí)例中，傳送器螺桿1142可以由帶螺桿或切割階梯螺桿構(gòu)成。傳送器主體114的外殼1141的上部可以沿其傳送方向穿孔，具有一個(gè)或多個(gè)孔1143，其氣密地連接至管線106以將氣化物質(zhì)與載氣一起遞送至儲(chǔ)存槽120。再看圖1，功率傳輸機(jī)構(gòu)116可以配置為包括電動(dòng)機(jī)116a并且驅(qū)動(dòng)傳送器螺桿1142軸向旋轉(zhuǎn)。傳送器螺桿1142的旋轉(zhuǎn)允許將從入口 113引入的土壤以在箭頭A的方向上行進(jìn)(也參見圖2)。土壤穿過傳送器主體114的線性流速一般可以是任意速率，并且可以根據(jù)所需的氣化設(shè)備的尺寸和吞吐量選擇。土壤的線性流速的實(shí)例可以是，但是不限于，約0.1米/分鐘、約0.5米/分鐘或約I米/分鐘。將穿過傳送器主體114傳送的土壤從排出口 115排出，并且可以之后進(jìn)一步由輸出傳送器104遞送至所需的目的地。排放的土壤可以作為回填使用。備選地，可以將土壤進(jìn)一步引入至另一個(gè)土壤修復(fù)系統(tǒng)以收集另一種物質(zhì)。加熱裝置112配置為加熱通過傳送器主體114傳送的土壤。土壤在傳送器主體114中的停留時(shí)間可以通過用長(zhǎng)度除以線性流速容易地計(jì)算，并且通常可以是任意時(shí)間長(zhǎng)度。例如，在如上面討論的其中傳送器主體114的長(zhǎng)度為約3米并且流速為約0.1米/分鐘的情況下，可以將通過傳送器主體114行進(jìn)的土壤加熱約30分鐘。停留時(shí)間可以根據(jù)氣化設(shè)備的尺寸和大小、所需的吞吐量、所要移除的揮發(fā)性化合物以及土壤的污染程度變化。在本發(fā)明中，加熱裝置112可以是，但是不限于，感應(yīng)加熱裝置。感應(yīng)加熱裝置能夠通過電磁感應(yīng)加熱導(dǎo)電物體。在其中所要加熱的物體是絕緣材料的情況下，感應(yīng)加熱裝置可以電磁地加熱感受器，從而允許通過從感受器傳導(dǎo)的熱將絕緣材料加熱。感受器可以由鎢或石墨構(gòu)成。典型地，土壤可以包含鐵，以及碳和其同素異形體，并且因此它們可以在感應(yīng)加熱過程中起到感受器的功能?？梢詫⒏惺芷鞑牧显谔幚碇凹尤胫镣寥馈Ｈ欢?，這不意味著本公開內(nèi)容中的感應(yīng)加熱裝置不包括感受器在這里的安置。在非限制性實(shí)例中，可以將感受器設(shè)置在傳送器螺桿1142的軸的表面上。在另一個(gè)實(shí)例中，可以使用氣體燃燒器作為加熱裝置112。氣體燃燒器可以在計(jì)算裝置300的控制下加熱傳送器主體114的一部分或全部。備選地，可以用位于傳送器主體114中的電加熱的導(dǎo)線加熱土壤。加熱裝置112可以包括工作線圈1121和AC電源1122。工作線圈1121可以是連續(xù)的管或管線的形式，其可以由導(dǎo)電金屬如銅制成。工作線圈1121纏繞在傳送器主體114的外表面周圍。應(yīng)當(dāng)明白的是可以提供多個(gè)工作線圈1121。工作線圈1121與AC電源1122電連接。雖然在圖1中未顯示，工作線圈1121可以也與冷卻裝置連接以使得冷卻介質(zhì)，如水，可以通過工作線圈1121的內(nèi)部循環(huán)。循環(huán)的冷卻介質(zhì)可以移除來自工作線圈1121的焦耳加熱，從而防止工作線圈1121的電阻不利地增加。加熱裝置112的加熱溫度可以依賴于要從土壤移除的揮發(fā)性物質(zhì)的沸點(diǎn)選擇。加熱溫度的實(shí)例在約100至約150攝氏度，約150至約200攝氏度，或約200至250攝氏度的范圍內(nèi)。例如，已知1，2-二氯乙烷的沸點(diǎn)為約83.5攝氏度。因此，為了從土壤移除1，2-二氯乙烷，加熱溫度可以在位于或高于揮發(fā)性物質(zhì)的沸點(diǎn)的溫度選擇，例如，約100攝氏度。備選地，1，1，2_三氯乙烷從土壤的移除可以用約125攝氏度的加熱溫度進(jìn)行，其高于該物質(zhì)的114攝氏度沸點(diǎn)。AC電源1122配置為將高頻交流電提供至工作線圈1121。AC電源1122的功率輸出以及所使用的AC頻率可以依賴于多種因素選擇，如土壤的體積或性質(zhì)，或工作線圈與土壤的結(jié)合。功率輸出的范圍的實(shí)例可以是，但是不限于，約IkW-約3000kW，并且AC的頻率的范圍的實(shí)例可以是，但是不限于，約IkHz-約300kHz。在一些實(shí)施方案中，氣化設(shè)備110可以還包括用于預(yù)加熱土壤的裝置。在本公開內(nèi)容中，預(yù)加熱裝置117安裝在入口 113的預(yù)加熱室113b上。預(yù)加熱裝置117可以配置為通過電磁感應(yīng)預(yù)加熱土壤。通過預(yù)加熱裝置117的預(yù)加熱溫度可以是低于土壤中含有的揮發(fā)性物質(zhì)的沸點(diǎn)的溫度。在一些實(shí)施方案中，氣化設(shè)備110可以還包括氣體提供器118，所述氣體提供器配置為將載氣提供至傳送器主體114。載氣可以由惰性氣體，如氮或氬組成。載氣可以含有分子氧(O2)或沒有分子氧。載氣可以減少或防止揮發(fā)性物質(zhì)在傳送器主體114中氧化。如果揮發(fā)性物質(zhì)易于氧化，在載氣中具有低或零濃度的分子氧可以減少或消除氧化?？梢詫⑤d氣充分加熱以便防止傳送器主體114的內(nèi)部溫度顯著地降低。在一些情況下，可以將載氣加熱至與傳送器主體114的溫度相同或相似的溫度。載氣的量和流速可以根據(jù)氣化設(shè)備110的尺寸和大小廣泛地變化。所提供的載氣的量的實(shí)例可以是，但是不限于，約IOOmL/分鐘，約200mL/分鐘，約300mL/分鐘，約400mL/分鐘，或約500mL/分鐘?？梢詫饣膿]發(fā)性物質(zhì)和載氣的混合氣體經(jīng)由管線106引導(dǎo)至儲(chǔ)存槽120。為了保持氣化的揮發(fā)性物質(zhì)的溫度，可以將加熱器或絕緣體安裝在全部或一部分的管線106上。
儲(chǔ)存槽120配置為容納有離子液體(“IL”)以起到作為用于氣化的揮發(fā)性物質(zhì)的吸收液體的功能。儲(chǔ)存槽120可以與傳送器主體114氣體連接。安置從傳送器主體114延伸的管線106以延伸至或進(jìn)入儲(chǔ)存槽120中。管線106在其遠(yuǎn)端可以包括噴頭以有效地溶解氣化的目標(biāo)物質(zhì)。離子液體是具有在室溫或低于室溫的熔點(diǎn)的液體狀態(tài)下的鹽。離子液體可以含有至少一種陽(yáng)離子和至少一種陰離子。離子液體與水或有機(jī)溶劑的可混合性可以隨著陽(yáng)離子上的側(cè)鏈長(zhǎng)度和陰離子的選擇變化。很多離子液體可以具有低可燃性、出色的熱穩(wěn)定性和寬的液體區(qū)域。離子液體展現(xiàn)低蒸氣壓。因此，使用離子液體可以減少或消除考慮溶解至氣相和超臨界流體相，以及排放至環(huán)境的需要。此外，通過離子液體的氣體吸收可以是物理吸收過程。因此，可以將目標(biāo)氣體以與離子液體進(jìn)行接觸的方式容易地俘獲或捕獲，并且隨后在減壓下提取。此外，可以重新使用或再循環(huán)已經(jīng)從其提取了氣體的離子液體?？梢允褂脤挿秶碾x子液體作為吸收液體，因?yàn)殡x子液體典型地具有比揮發(fā)性物質(zhì)的沸點(diǎn)低的熔點(diǎn)。此外，可以選擇離子液體以便不溶解所要使用的載氣。在本公開內(nèi)容中，尚子液體可以包括，例如，咪唑鐵鹽、卩比唳鐵鹽、卩比咯燒鐵鹽、銨鹽和鱗鹽。尚子液體的具體實(shí)例包括六氟磷酸1- 丁基-3-甲基咪唑鐐[BMIm] [PF6]、1- 丁基-3-甲基咪唑鐐'雙(三氟甲磺酰)亞胺[BMIm] [TFSI]、六氟磷酸1-己基-3-甲基咪卩生LHMIm] [PF6]、四氟硼酸1-己基-3-甲基咪唑f翁[HMIm] [BF4]、三氟甲磺酸1_己基_3_甲基咪唑I翁[HMIm][CF3SO3]、1-己基-3-甲基咪唑鋯雙(三氟甲磺酰)亞胺[HMIm] [TFSI]、六氟磷酸1-辛基-3-甲基咪唑鐐[OMIm] [PF6]、四氟硼酸1_辛基_3_甲基咪唑始[OMIm] [BF4]、四氟硼酸1-丁基_2，3-二甲基咪唑鐐[BDMIm] [BF4]、三氟甲磺酸1-丁基_2，3-二甲基咪唑镎[BDMIm] [CF3S03]、四氟硼酸1-己基_2，3-二甲基咪唑鐐[HDMIm] [BF4]、1，3-二烯丙基咪唑鐐'雙(三氟甲磺酰)亞胺[AAIm] [TFSI]、四氟硼酸1- 丁基吡啶鐐[BPy] [BF4]、四氟硼酸
1-己基吡啶鐐[C6Py] [BF4]、1-丁基-1-甲基吡咯烷鐐'雙(三氟甲磺酰)亞胺[BMPyrr][TFSI]、三氟甲磺酸1-丁基-1-甲基吡咯烷錯(cuò)[BMPy] [CF3SO3]、四氟硼酸N，N, N, N-二甲基-甲基-2-甲氧基乙基銨[DMMMoeAM] [BF4]以及三環(huán)己基(十四烷基)鉍雙(三氟甲磺酰)亞胺[TCTDP] [TFSI]?？梢詫⒑袚]發(fā)性物質(zhì)的離子液體在不進(jìn)一步處理的情況下丟棄，也可以將揮發(fā)性物質(zhì)從離子液體移除。蒸餾設(shè)備130配置為在蒸餾過程中從吸收離子液體蒸發(fā)揮發(fā)性物質(zhì)。如貫穿說明書使用的術(shù)語(yǔ)“蒸餾”意圖包括任意類型的基于它們從液體混合物揮發(fā)性上的不同分離混合物的方法?？梢允褂枚喾N已知的蒸餾技術(shù)用于根據(jù)本公開內(nèi)容安置的土壤修復(fù)系統(tǒng)。后面將參考圖5論述蒸餾設(shè)備的示意性構(gòu)造的實(shí)例。
圖3是描繪根據(jù)本公開內(nèi)容的安排用于土壤修復(fù)系統(tǒng)的計(jì)算裝置300的框圖。在非?；镜臉?gòu)造302中，計(jì)算裝置300典型包括一個(gè)或多個(gè)處理器304以及系統(tǒng)儲(chǔ)存器306。儲(chǔ)存器總線308可以用于處理器304與系統(tǒng)儲(chǔ)存器306之間的通訊。依賴于所需的構(gòu)造，處理器304可以是任意類型的，包括，但是不限于，微處理器(μ P)、微控制器(μ C)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，或它們的任意組合。處理器304可以包括一級(jí)或多級(jí)高速緩存，如一級(jí)高速緩存310和二級(jí)高速緩存312，處理器核芯314以及寄存器316。實(shí)例處理器核芯314可以包括算數(shù)邏輯單元(ALU)、浮點(diǎn)單元(FPU)、數(shù)字信號(hào)處理核芯(DSP核芯)，或它們的任意組合。實(shí)例存儲(chǔ)控制器318也可以與處理器304 —起使用，或在一些實(shí)施中存儲(chǔ)器控制器318可以是處理器304的內(nèi)部部分。依賴于所需的構(gòu)造，系統(tǒng)存儲(chǔ)器306可以是任意類型的，包括但是不限于易失性存儲(chǔ)器(如RAM)、非易失性存儲(chǔ)器(如ROM、閃存等)或它們的任意組合。系統(tǒng)存儲(chǔ)器306典型地包括操作系統(tǒng)320、一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用322以及程序數(shù)據(jù)324。應(yīng)用322可以包括安置為控制土壤修復(fù)系統(tǒng)10 0的控制程序326?？刂瞥绦?24可以選擇，例如，傳送器111的傳送速率。此外，控制程序324可以控制通過加熱裝置112的加熱溫度。程序數(shù)據(jù)324可以包括可以用于如本文所描述的選擇傳送速率以及溫度的控制數(shù)據(jù)328。在一些實(shí)例中，可以將應(yīng)用322安排為以操作系統(tǒng)320上的程序數(shù)據(jù)324操作，以使得調(diào)節(jié)并保持所選擇的加熱溫度。這里描述的基本構(gòu)造302在圖3中由內(nèi)虛線之內(nèi)的那些組件示例。計(jì)算裝置300可以具有其他特征或功能，以及便于基本配置302和任何所需的裝置和接口之間通信的附加接口。例如，可以使用總線/接口控制器330以便于基本配置302與一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置332之間經(jīng)由存儲(chǔ)接口總線334的通信。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置332可以是可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置336，不可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置338，或它們的組合。可移動(dòng)存儲(chǔ)和不可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置的實(shí)例包括磁盤裝置如軟盤驅(qū)動(dòng)器和硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)、光盤驅(qū)動(dòng)器如高密度光盤(CD)驅(qū)動(dòng)器或數(shù)字多功能光盤(DVD)驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)以及磁帶機(jī)等。示例計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存介質(zhì)可以包括以用于信息存儲(chǔ)的任何方法或技術(shù)如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的易失性和非易失性、可移動(dòng)和不可移動(dòng)介質(zhì)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器306、可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置336和不可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置338是計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存介質(zhì)的實(shí)例。計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存介質(zhì)包括，但不限于，RAM、ROM、EEPR0M、閃存或其他存儲(chǔ)器技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字多用途光盤(DVD)或其他光學(xué)存儲(chǔ)、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲(chǔ)器或其他磁存儲(chǔ)裝置，或可以用于存儲(chǔ)所需信息并且可以由計(jì)算裝置300訪問的任何其他介質(zhì)。任何這種計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存介質(zhì)可以是計(jì)算裝置300的一部分。計(jì)算裝置300還可以包括用于便于不同接口裝置(例如，輸出裝置342、外圍接口344和通信裝置346)與基本配置302經(jīng)由總線/接口控制器330通信的接口總線342。示例輸出接口 342包括圖形處理單元348和音頻處理單元350，其可以被配置為經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)A/V端口 352與不同外部裝置如顯示器或揚(yáng)聲器通信。示例外圍接口 344包括串行接口控制器354或并行接口控制器356，其可以被配置為與外部裝置如輸入裝置(例如，鍵盤、鼠標(biāo)、筆、音頻輸入裝置、觸摸輸入裝置等)或其他外圍裝置(例如，打印機(jī)、掃描儀等)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)I/O端口 358通信。示例通信裝置346包括網(wǎng)絡(luò)控制器360，其可以被設(shè)置為便于與一個(gè)或多個(gè)其他計(jì)算裝置362通過網(wǎng)絡(luò)通信經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)通信端口 364通信連接。網(wǎng)絡(luò)通信連接可以是通信介質(zhì)的一個(gè)實(shí)例。通信介質(zhì)典型地可以通過計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)如載波或其他傳輸機(jī)制中的其他數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)，并且可以包括任何信息傳遞介質(zhì)?！罢{(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)”可以是其特征的一個(gè)或多個(gè)以將信息編碼在信號(hào)中的方式設(shè)定或改變的信號(hào)。作為實(shí)例，而不是限制性的，通信介質(zhì)可以包括有線介質(zhì)如有線網(wǎng)絡(luò)或直接接線連接，以及無線介質(zhì)如聲波、射頻(RF)、微波、紅外(IR)和其他無線介質(zhì)。如本文所使用的術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括存儲(chǔ)介質(zhì)和通信介質(zhì)兩者?？梢詫⒂?jì)算裝置300實(shí)現(xiàn)為小形狀因子的便攜式(或可移動(dòng))電子裝置如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、個(gè)人媒體播放裝置、無線網(wǎng)絡(luò)瀏覽裝置、個(gè)人頭戴式耳機(jī)裝置、專用裝置或包括任意以上功能的混合裝置的一部分。也可以將計(jì)算裝置300實(shí)現(xiàn)為包括便攜式計(jì)算機(jī)和非便攜式計(jì)算機(jī)構(gòu)造兩者的個(gè)人計(jì)算機(jī)。圖4是示例安置用于根據(jù)本公開內(nèi)容的土壤修復(fù)系統(tǒng)的土壤修復(fù)方法的實(shí)例的流程圖。該方法可以在土壤修復(fù)系統(tǒng)100的計(jì)算裝置300的控制下進(jìn)行。參考圖4，在操作410中，將預(yù)定量的離子液體提供在儲(chǔ)存槽120中。在操作420中，將氣化設(shè)備110升溫。具體地，傳送器111的傳送器螺桿1142開始以預(yù)定速率旋轉(zhuǎn)，并且將具有預(yù)定頻率的AC功率施加至工作線圈1121。在一個(gè)實(shí)例中，可以選擇傳送器螺桿1142的旋轉(zhuǎn)速率以使得土壤的流動(dòng)速率為約0.1米/分鐘。此外，可以施加約3000kW的功率輸出和約3kHz的AC頻率。在一些實(shí)施方案中，還也可以驅(qū)動(dòng)預(yù)加熱裝置。此外，將足以填充傳送器主體114內(nèi)部的載氣提供至傳送器主體。在一個(gè)實(shí)例中，可以提供約200mL/分鐘的載氣。此外，冷卻介質(zhì)可以穿過工作線圈循環(huán)。在完成升溫之后，在操作430中，將可以含有至少一種揮發(fā)性化合物的被污染的土壤引入至傳送器111的入口 113中。在操作440中，將土壤在通過加熱裝置112加熱的傳送器主體114上傳送通過。在該操作中，可以將揮發(fā)性化合物依賴于加熱溫度氣化并經(jīng)由管線106與載氣一起排出至儲(chǔ)存槽120。其間，將修復(fù)后的土壤從排出口 115排出。在操作450中，將通過管線106遞送至儲(chǔ)存槽120的氣化的揮發(fā)性物質(zhì)捕獲并溶解在離子液體中。通過以上修復(fù)過程的方式，將污染的土壤修復(fù)，同時(shí)將揮發(fā)性化合物收集在離子液體中。在以上修復(fù)過程之后，在操作460中，將在其中溶解有揮發(fā)性化合物的離子液體任選地進(jìn)料至蒸餾設(shè)備130，并且將揮發(fā)性化合物從離子液體蒸餾出。圖5是顯示根據(jù)本公開內(nèi)容安置的土壤修復(fù)系統(tǒng)100的蒸餾設(shè)備130的實(shí)例的示意性示例。依賴于所需構(gòu)造，蒸餾設(shè)備可以是任意類型的，包括，例如，簡(jiǎn)單蒸餾、分餾(精餾)設(shè)備、水蒸汽蒸餾設(shè)備以及真空蒸餾設(shè)備。僅用于示例的目的，將蒸餾設(shè)備130顯示并描述為真空蒸餾設(shè)備。參考圖5，蒸餾設(shè)備130可以包括蒸餾塔131、真空泵132、冷凝器133、回收槽134以及制冷裝置135。蒸餾塔131配置為含有離子液體。可以將離子液體從儲(chǔ)存槽120經(jīng)由管線108進(jìn)料。在一個(gè)實(shí)例中，可以安置鼓泡管線136以延伸至蒸餾塔131中。鼓泡管線136可以與氣體提供器118連接(也參見圖1)。在鼓泡過程中，將鼓泡氣體(例如，氮?dú)?經(jīng)由鼓泡管線136進(jìn)料至蒸餾塔131中含有的離子液體中。蒸餾塔131包括位于其上部的出口，并且管線137氣密地連接至出口。管線137經(jīng)由冷凝器133延伸至回收槽134。真空泵132與蒸餾塔131經(jīng)由管線137可操作地連接，并且配置為部分減小蒸餾塔131的內(nèi)部壓力。通過減小蒸餾塔131的內(nèi)部壓力的方式，可以將溶解在離子液體中的揮發(fā)性物質(zhì)氣化，并且可以將氣化的揮發(fā)性物質(zhì)經(jīng)由管線137引入至冷凝器133中。冷凝器133配置為將氣化的揮發(fā)性物質(zhì)冷凝為其液相。冷凝器133可以包括冷卻裝置(未顯示)。將液相揮發(fā)性物質(zhì)引入至回收槽134中?；厥詹?34可以通過制冷裝置135冷凍。制冷裝置可以包括冷卻介質(zhì)如液氮。依賴于揮發(fā)性物質(zhì)的性質(zhì)，回收塔134可以含有液相或固相的揮發(fā)性物質(zhì)。可以將所回收的揮發(fā)性物質(zhì)重新使用、再循環(huán)或丟棄。此外，也可以將殘留的離子液體重新使用或再循環(huán)。在另一個(gè)實(shí)例中，蒸餾設(shè)備130可以還包括再沸器138，所述再沸器配置為在預(yù)定溫度加熱離子液體以便促進(jìn)蒸餾過程。此外，蒸餾設(shè)備130可以改造為分餾以從離子液體分離不同物質(zhì)。蒸餾設(shè)備130可以包括能夠重復(fù)氣化冷凝循環(huán)的構(gòu)造。例如，蒸餾塔131可以包括安置在其中的塔盤或填充物。在一些實(shí)施方案中，土壤修復(fù)系統(tǒng)100可以適合用于重復(fù)加熱-捕獲循環(huán)。圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容安置的土壤修復(fù)系統(tǒng)100的另一個(gè)實(shí)例的示意性示例。如圖6中所示，土壤修復(fù)系統(tǒng)100可以包括多個(gè)加熱裝置112A和112B以基于它們揮發(fā)性上的不同提取多種揮發(fā)性物質(zhì)。雖然圖6顯示了兩個(gè)加熱裝置，可以使用任何多個(gè)數(shù)目的加熱裝置，如2、3、
4、5、6個(gè)等?？梢詫⒍鄠€(gè)加熱裝置112A和112B沿傳送器111的傳送方向安裝在傳送器主體114上?？梢詫⒍鄠€(gè)加熱裝置112A和112B配置為依賴于多種揮發(fā)性物質(zhì)的沸點(diǎn)在不同的溫度加熱土壤?？梢园仓枚鄠€(gè)加熱裝置以使得土壤在傳送器主體的起始端暴露至較低溫度，并且在傳送器主體的末端暴露至較高溫度。多個(gè)加熱裝置可以連接至多個(gè)儲(chǔ)存槽，各自含有相同的或不同的離子液體。計(jì)算裝置300可以獨(dú)立地控制多個(gè)加熱裝置112A和112B。在一個(gè)實(shí)例中，在其中揮發(fā)性物質(zhì)是其沸點(diǎn)為83.5攝氏度的1，2_二氯乙烷和其沸點(diǎn)為114攝氏度的1，1，2-三氯乙烷的情況下，多個(gè)加熱裝置112A和112B的加熱溫度分別選擇在約100攝氏度和150攝氏度。雖然在圖6中未顯示，可以依賴于一種或多種離子液體的特性提供一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)存槽110。例如，1-丁基-3-甲基咪唑鐐雙(三氟甲磺酰)亞胺的離子液體可以吸收1，
2-二氯乙烷和1，1，2-三氯乙烷兩者，并且因此傳送器主體114可以與單個(gè)儲(chǔ)存槽120經(jīng)由管線106A和106B連通。備選地，可以使用兩個(gè)不同的儲(chǔ)存槽120以分別含有兩種揮發(fā)性物質(zhì)。圖7是根據(jù)本公開內(nèi)容安置的土壤修復(fù)系統(tǒng)100的再另一個(gè)實(shí)例的示意性示例。圖7中所示的土壤修復(fù)系統(tǒng)100可以包括串聯(lián)安置的多個(gè)氣化設(shè)備110A-110C。在該實(shí)例中，彼此相鄰的傳送器主體114-114C可以分別經(jīng)由斜道115'連接。傳送器主體114-114C一般可以通過任何類型的連接器連接，如斜道或傳送器帶。因此，可以將土壤在不暴露至大氣的情況下通過傳送器111A-111C傳送。在另一個(gè)實(shí)例中，開放和關(guān)閉閘口可以位于連接器中。閘口可以防止揮發(fā)性物質(zhì)擴(kuò)散至相鄰的傳送器主體中。計(jì)算裝置300可以根據(jù)土壤的加熱的進(jìn)程控制閘口的打開和關(guān)閉。多個(gè)氣化設(shè)備110-A-110C的每一個(gè)可以包括與上面描述的相同的基本構(gòu)造。計(jì)算裝置300 (在圖7中未顯示)可以控制功率傳輸機(jī)構(gòu)116A-116C，以便同步驅(qū)動(dòng)傳送器111A-111C。而且，計(jì)算裝置300可以獨(dú)立地控制加熱裝置112A-112C以使得它們依賴于目標(biāo)物質(zhì)在不同的溫度加熱土壤。在一個(gè)實(shí)例中，加熱裝置112A-112C的加熱溫度可以分別選擇在約100攝氏度，在約150攝氏度，以及在約200攝氏度?？梢詫⑼ㄟ^加熱裝置112A-112C在傳送器主體114A-114C的每一個(gè)中氣化的至少一種物質(zhì)經(jīng)由管線106A-106C引入至儲(chǔ)存槽120A-120C中。如上所述，依賴于離子液體相對(duì)于目標(biāo)物質(zhì)的特性，可以將多種氣化的揮發(fā)性物質(zhì)引入至單一的儲(chǔ)存槽中。多個(gè)儲(chǔ)存槽可以含有相同的或不同的離子液體。雖然圖7畫有三個(gè)傳送器主體，可以連接任意數(shù)目的傳送器主體，如2、3、4、5、6個(gè)等。作為上面詳細(xì)描述的多種構(gòu)造的結(jié)果，在本公開內(nèi)容中安置的土壤修復(fù)系統(tǒng)和方法能夠修復(fù)被污染的土壤，同時(shí)從土壤蒸發(fā)至少一種揮發(fā)性化合物并將其通過離子液體捕獲。此外，隨后可以將至少一種揮發(fā)性化合物通過蒸餾從離子液體分離。雖然關(guān)于有限數(shù)目的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員受益于本公開內(nèi)容將明白可以得到不脫離如本文公開的本發(fā)明的范圍的其他實(shí)施方案。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種土壤修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤修復(fù)系統(tǒng)包括: 傳送器，所述傳送器包括外殼并且配置為傳送要修復(fù)的土壤通過所述外殼； 加熱裝置，所述加熱裝置配置為加熱在所述外殼中傳送的所述土壤，以氣化所述土壤中含有的物質(zhì)；和 儲(chǔ)存槽，所述儲(chǔ)存槽與所述外殼氣體連接，以接收通過加熱而由所述土壤提取的氣化物質(zhì)， 其中所述儲(chǔ)存槽配置為容納有適合于捕獲所述氣化物質(zhì)的離子液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，其中所述加熱裝置包括感應(yīng)加熱裝置，所述感應(yīng)加熱裝置配置為電磁地感應(yīng)加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，其中所述加熱裝置配置為在等于或高于所述土壤中含有的所述物質(zhì)的沸騰溫度的溫度加熱所述土壤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤修復(fù)系統(tǒng)還包括氣體提供器，所述氣體提供器配置為將載氣提供至所述外殼。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，其中所述載氣包含氮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤修復(fù)系統(tǒng)還包括預(yù)加熱裝置，所述預(yù)加熱裝置配置為在比所述土壤中含有的所述物質(zhì)的所述沸騰溫度低的溫度預(yù)加熱所述土壤。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤修復(fù)系統(tǒng)還包括蒸餾設(shè)備，所述蒸餾設(shè)備配置為從所述離子液體蒸餾出所述物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，其中所述離子液體包含選自由以下各項(xiàng)組成的組的至少一種:咪唑鐐.鹽、吡啶餘纟鹽、吡咯烷$翁鹽、銨鹽和轔鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，其中所述離子液體液體包含選自由以下各項(xiàng)組成的組的至少一種:六氟磷酸1- 丁基-3-甲基咪唑 翁、1- 丁基-3-甲基咪唑鐐雙(三氟甲磺酰)亞胺、六氟磷酸1-己基-3-甲基咪唑鑄|、四氟硼酸1-己基-3-甲基咪唑锫|、三氟甲磺酸1-己基-3-甲基咪唑鐐、1-己基-3-甲基咪唑備I雙(三氟甲磺酰)亞胺、六氟磷酸1-辛基-3-甲基咪唑鉿四氟硼酸1-辛基-3-甲基咪唑鐐、四氟硼酸1-丁基_2，3-二甲基咪唑f翁、氟甲磺酸1-丁基_2，3-二甲基咪唑_,、四氟硼酸1-己基-2，3-二甲基咪唑Ifl I, 3-二烯丙基咪唑纟翁雙(三氟甲磺酰)亞胺、四氟硼酸1-丁基吡啶功四氟硼酸1-己基吡啶鐐、1-丁基-1-甲基吡咯烷龜雙(三氟甲磺酰)亞胺、三氟甲磺酸1-丁基-1-甲基吡咯烷鐐、四氟硼酸N，N，N，N-二甲基-甲基-2-甲氧基乙基銨、以及三環(huán)己基(十四烷基)丨錟雙(三氟甲磺酰)亞胺。
9.一種土壤修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤修復(fù)系統(tǒng)包括: 傳送器，所述傳送器包括外殼并且配置為傳送要修復(fù)的土壤通過所述外殼； 多個(gè)加熱裝置，所述多個(gè)加熱裝置分別與所述外殼的一部分結(jié)合，其中所述多個(gè)加熱裝置配置為加熱在所述外殼中傳送的所述土壤至不同的溫度，以分別氣化所述土壤中含有的不同物質(zhì)；和 多個(gè)儲(chǔ)存槽，所述多個(gè)儲(chǔ)存槽與其所結(jié)合的所述外殼的相應(yīng)的部分氣體連接，以接收相應(yīng)的不同氣化物質(zhì)； 其中所述多個(gè)儲(chǔ)存槽配置為分別容納有離子液體，所述離子液體適合于捕獲所述相應(yīng)的不同氣化物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)加熱裝置分別在不同的溫度加熱所述土壤。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)加熱裝置中的至少一個(gè)包括感應(yīng)加熱裝置，所述感應(yīng)加熱裝置配置為電磁地感應(yīng)加熱。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤修復(fù)系統(tǒng)還包括氣體提供器，所述氣體提供器配置為將載氣提供至中空管道。
13.—種土壤修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤修復(fù)系統(tǒng)包括: 多個(gè)傳送器，所述多個(gè)傳送器各自包括外殼并且各自配置為傳送要修復(fù)的土壤通過所述外殼，其中所述多個(gè)傳送器在操作上串聯(lián)連接； 多個(gè)加熱裝置，所述多個(gè)加熱裝置配置為加熱在與所述加熱裝置相結(jié)合的所述傳送器的相應(yīng)的外殼中傳送的所述土壤，以分別氣化所述土壤中含有的不同物質(zhì)；和 多個(gè)儲(chǔ)存槽，所述多個(gè)儲(chǔ)存槽和與所述儲(chǔ)存槽相結(jié)合的所述傳送器的相應(yīng)的外殼氣體連接，以接收通過加熱而由所述土壤提取的相應(yīng)的不同氣化物質(zhì)， 其中所述多個(gè)儲(chǔ)存槽配置為分別容納有離子液體，所述離子液體適合于捕獲所述相應(yīng)的不同氣化物質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求14所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)加熱裝置分別在不同的溫度加熱所述土壤。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)加熱裝置中的至少一個(gè)包括感應(yīng)加熱裝置，所述感應(yīng)加熱裝置配置為電磁地感應(yīng)加熱。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的土壤修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤修復(fù)系統(tǒng)還包括氣體提供器，所述氣體提供器配置為將載氣提供至所述多個(gè)傳送器中的至少一個(gè)的中空管道。
17.一種土壤修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤修復(fù)系統(tǒng)包括: 多個(gè)土壤修復(fù)子系統(tǒng)， 其中所述多個(gè)土壤修復(fù)子系統(tǒng)的每一個(gè)包括: 傳送器，所述傳送器包括外殼并且配置為傳送要修復(fù)的土壤通過所述外殼； 加熱裝置，所述加熱裝置配置為加熱在所述外殼中傳送的所述土壤，以氣化所述土壤中含有的物質(zhì)；和 儲(chǔ)存槽，所述儲(chǔ)存槽與所述外殼氣體連接以接收所述氣化物質(zhì)； 其中所述儲(chǔ)存槽配置為容納有適合于捕獲所述氣化物質(zhì)的離子液體，并且其中:a)所述多個(gè)土壤修復(fù)子系統(tǒng)的所述傳送器操作上串聯(lián)連接；并且b)所述多個(gè)土壤修復(fù)子系統(tǒng)的每一個(gè)的所述加熱裝置配置為將所述土壤加熱至不同的溫度。
18.—種土壤修復(fù)方法，所述土壤修復(fù)方法包括: 提供土壤； 提供離子液體，所述離子液體適合于捕獲要修復(fù)的土壤中含有的物質(zhì)； 加熱所述土壤以氣化所述物質(zhì)；和 在所述離子液體中捕獲所述氣化物質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求19所述的土壤修復(fù)方法，其中所述加熱包括電磁感應(yīng)加熱。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的土壤修復(fù)方法，所述土壤修復(fù)方法還包括將載氣提供至所述土壤以便將氣態(tài)物質(zhì)運(yùn)載至所述離子液體。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的土壤修復(fù)方法，所述土壤修復(fù)方法還包括在比所述土壤中含有的所述物質(zhì)的沸騰溫度低的溫度預(yù)加熱所述土壤。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的土壤修復(fù)方法，所述土壤修復(fù)方法還包括在所述捕獲步驟之后從所述離子液體提取所述物質(zhì)。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的土壤修復(fù)方法，所述土壤修復(fù)方法還包括: 提供多種離子液體，所述多種離子液體分別適合于捕獲所述土壤中含有的多種不同物質(zhì)；和 重復(fù)所述加熱步驟和所述捕獲步驟以使得通過相應(yīng)的離子液體捕獲不同的氣化物質(zhì)。
24.根據(jù)權(quán)利要求24所述的土壤修復(fù)方法，其中，在所述加熱步驟的重復(fù)中，對(duì)于相應(yīng)的加熱步驟選擇加熱所述土壤的不同溫度。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的土壤修復(fù)方法，所述土壤修復(fù)方法還包括在至少一個(gè)所述捕獲步驟之后將所述物質(zhì) 從至少一種所述離子液體移除。
全文摘要
本發(fā)明描述了土壤修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤修復(fù)系統(tǒng)含有至少一個(gè)加熱裝置和至少一個(gè)儲(chǔ)存槽，所述加熱裝置配置為加熱要修復(fù)的被污染的土壤，所述儲(chǔ)存槽配置為容納有離子液體。將由揮發(fā)性化合物污染的土壤通過所述加熱裝置加熱以氣化所述揮發(fā)性化合物，所述揮發(fā)性化合物由所述離子液體捕獲。
文檔編號(hào)B09C1/06GK103221158SQ20108007022
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者花阪文宏 申請(qǐng)人:英派爾科技開發(fā)有限公司